DE3345983A1 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING SPHERICAL METALLIC PARTICLES - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING SPHERICAL METALLIC PARTICLESInfo
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Abstract
Description
32459333245933
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von kugelförmigen metallischen Partikeln.The invention relates to a method and a device for producing spherical metallic particles.
Es ist bekannt, metallische Partikel, insbesondere zur Verwendung als Strahlmittel, durch Zerstäuben eines Gießstrahles aus schmelzflüssigem Eisen mittels eines quergerichteten Wasserstrahles herzustellen. Die dabei entstahenden etwa tropfenförmigen Gebilde erstarren anschließend in einem Wasserbad, oder bereits in den dabei entstehenden Wassernebel bzw.- dampf. Bei der bekannten Herstellung ergeben sich vielfach Erstarrungsgebilde, deren Form von der Kugelform abweicht. Vielfach gleichen sie einem längliohen, in einem Schwanz auslaufenden Tropfen. Solche Strahlmittel haben ein schlechteres Schutt- bzw. Fließverhalten als kugelförmige und ergeben bei ihrer Anwendung in einer Strahlanlage schlechtere Ergebnisse. Insbesondere unterliegen unrunde Strahlmittelpartikel einem höheren Abrieb und erzeugen infolgedessen relativ mehr Staub. Die im Wasserbad erstarrten Partikel weisen auch häufig Risse auf.It is known to use metallic particles, in particular as a blasting agent, by atomizing a pouring stream of molten iron by means of a transversely directed To produce water jet. The resulting roughly drop-shaped structures then solidify in a water bath, or already in the resulting water mist or steam. In the known production result there are often solidification structures, the shape of which deviates from the spherical shape. In many cases they resemble a long, drops running out in a tail. Such abrasives have a poorer rubble and flow behavior than spherical and result in their application in a Blasting machine poor results. In particular, out-of-round abrasive particles are subject to greater abrasion and consequently generate relatively more dust. The particles solidified in the water bath also often show cracks.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Herstellungsart ist die Tatsache, daß sie einen Schmelzofen benötigt und daher nur in einer Metallhütte oder in einer Gießerei wirtschaftlich betrieben werden kann.Another disadvantage of the known method of manufacture is the fact that it requires a melting furnace and therefore only can be operated economically in a metal smelter or in a foundry.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahre! und eine Vorrichtung zur Herstellung von kugelförmigen metallischen Partikeln, insbesondere zur Verwendung als Strahlmittel, anzugeben, das unkompliziert und wirtschaftlich ist und wirklich kugelförmige, rißfreie Strahlmittelpartikel von hoher Gleichmäßigkeit liefert. Eine Vorrichtung hierfür soll außerhalb einer Metallhü:te oder Gießerei bei geringem Raumbedarf ohne Risiken betrieben werden können. Sie soll darüberhinaus mit vergleichsweise niedrigen Investitionskosten erstellba."·The invention is based on the object of a method! and a device for the production of spherical metallic particles, in particular for use as Blasting media to indicate that is straightforward, economical and truly spherical, crack-free Provides abrasive particles of high uniformity. A device for this should be outside a metal shell or foundry can be operated without risk if little space is required. She should also be with comparatively low investment costs. "·
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sein und in der Produktion wirtschaftlich arbeiten, z.B. durch weitgehenden Wärmerückgewinn.and work economically in production, e.g. through extensive heat recovery.
Eine Lösung der gestellten Aufgabe gelingt Verfahrensmäßig nach der Erfindung dadurch, daß Metallteile wie Schrott, Späne u.a. in dosierter Menge von oben her in einen der Schwerkraft entgegengerichteten, energiereichen Strom von heißem Gas aufgegeben und in einer Schmelzzone, vorzugsweise in Form einer Schmelz-Wirbelschicht in Schwebe gehalten and geschmolzen werden.A solution to the problem is achieved in terms of the method according to the invention that metal parts such as scrap, Shavings, among other things, in dosed quantities from above into an energy-rich stream of abandoned hot gas and in a melting zone, preferably held in suspension in the form of a melt fluidized bed and melted.
Mit dem Verfahren gelingt es in überraschend einfacher und wirtschaftlicher Welse, jeweils gerade soviel geschmolzenes Material herzustellen, daß aus diesem in einem kontinuierliehen Verfahren Strahlmittelpartikel im status nascendi ' hergestellt werden können. Für die Wirtschaftlichkeit ist dabei die Verwendung von preisgünstigem Ausgangsrnaterial wie Schrott, Späne u.a. von erheblicher Bedeutung.With the method it is surprisingly easier and economical catfish to produce just enough molten material that from this in one continuous borrowed Process abrasive particles in the status nascendi 'can be produced. For economy is The use of inexpensive starting material such as scrap, shavings, etc. is of considerable importance.
Dabei ist in Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, daß die Metallteile nach dem Schmelzen im Gasstrom zu kleinen Tröpfchen zerstäubt und diese vermöge der Schleppkräfte des Gases aus der Wirbelschicht und dem Gasstrom ausgetragen werden.It is provided in an embodiment of the method that the metal parts are too small after melting in the gas stream Droplets are atomized and this by virtue of the drag forces of the Gas are discharged from the fluidized bed and the gas stream.
Mit Vorteil steht dabei der Prozess des Schmelzens und der Tröpfchenzerstäubung im Gleichgewicht. Sobald nämlich die Schmelze zu einer entsprechenden Dünnflüssigkeit erhitzt ist, wird sie unmittelbar im heißen Gasstrom durch dessen Energiegehalt und Turbulenz zu kleinen Tröpfchen zerstäubt. Dabei übt der Gasstrom eine Sichtwirkung aus, indem er nur diejenigen Tröpfchen austrägt, die im Verhältnis zu den bestehenden Schleppkräften klein genug sind. Dadurch wird eine überraschende Gleichmäßigkeit der Partikel durch das kinetische System der Gasströmung erreicht.The process of melting and the Droplet atomization in equilibrium. As soon as the melt is heated to a corresponding thin liquid is, it is atomized into small droplets directly in the hot gas flow due to its energy content and turbulence. The gas flow has a visual effect by only discharging those droplets that are in relation to the existing ones Towing forces are small enough. This results in a surprising uniformity of the particles through the kinetic system of gas flow achieved.
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Weiter sieht das Verfahren vor, daß die Tröpfchen zur Erstarrung, vorzugsweise langsam und daher rißfrei in kühlere Dampf- bzw. Gasschichten eingeleitet und nach erfolgter Erstarrung aufgefangen werden. Dabei werden die Tröpfchen unter Vermeidung hoher Beschleunigungskräfte, wie sie beim bekannten Verfahren zur Anwendung gelangen, vorn Gasstrom in einer, einer ballistischen Kurve entsprechenden Flugbahn aus der Wirbelschicht ausgetragen und erstarren dabei vorzugsweise im höchsten Punkt zu einer idealen Kugelform.The method also provides that the droplets solidify, preferably slowly and therefore free of cracks cooler vapor or gas layers are introduced and collected after solidification. The droplets are thereby avoiding high acceleration forces, as they are in the known method for Apply, the gas flow is discharged from the fluidized bed in a trajectory corresponding to a ballistic curve and preferably solidify in the highest point to an ideal spherical shape.
Die Erzeugung einer gleichmäßigen Wirbelschicht wird dadurch begünstigt, daß nach einem weiteren Vorschlag 3as Ausgangsraaterial vorzugsweise aus Metallbearbeitungsspinen oder feinem Schredderschrott und Ausfallkörnung zusammengesetzt ist und daraus, vorzugsweise durch Formpressen tablettierte Körper hergestellt werden. Mit Vorteil wird dadurch erreicht, daß Formkörper von annähernd gleichen Abmessungen und/oder gleichern Gewicht als Ausgangmaterial verwendet werden. Unter Umständen ist dabei vorgesehen, daß ein Formkörper in Form und Gewicht annähernd einer Pfeinigmünze Deutscher Währung entspricht. Derartige Formkörper sind bezüglich ihres Verhaltens in Gasströmungen bekamt und können einfach auf kleinen Pressen hergestellt werden.The generation of a uniform fluidized bed is promoted by the fact that, according to a further proposal, 3as Starting material preferably from metal working spines or fine shredded scrap and waste grain is composed and from it, preferably by compression molding Tableted bodies are produced. It is advantageously achieved that molded bodies of approximately the same Dimensions and / or the same weight can be used as the starting material. Under certain circumstances it is provided that a shaped body roughly corresponds in shape and weight to a penny coin in German currency. Such shaped bodies are known for their behavior in gas flows and can easily be produced on small presses.
Eine vorteilhafte und mit einfachen Mitteln erzielbare Erzeugung des Heißgasstroms wird durch Verwendung eine.3 mit Brenngas und Sauerstoff beschickten Brenners erreicht.An advantageous generation of the hot gas flow that can be achieved with simple means is achieved by using a.3 with Fuel gas and oxygen charged burner reached.
Auch kann mit Vorteil zur Erzeugung des Heißgasstroms ain Plasmabrenner verwendet werden, dessen Flamme besonders heiß und dessen Gasstrom besonders schnell ist.Ain can also advantageously be used to generate the hot gas flow Plasma torches are used whose flame is particularly hot and whose gas flow is particularly fast.
Weiter sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung vor, daß in Heißgasstrom eine reduzierende Gasatmosphäre eingestellt wird. Dies ist vorteilhaft, um eine Randentkohlung der erzeugten Partikel zu vermeiden.Furthermore, an expedient embodiment provides that a reducing gas atmosphere is set in the hot gas flow will. This is advantageous in order to avoid edge decarburization of the particles produced.
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Die Entstehung eines stabilen Kräftegleichgewichts in der Wirbelschicht wird dadurch begünstigt, daß der Heißgasstrom von unten her durch einen sich stetig erweiternden Ströraungskanal, der vorzugsweise teilweise als Wirbelschichtofen ausgebildet ist, hindurch geleitet wird.The emergence of a stable equilibrium of forces in the Fluidized bed is favored by the fact that the hot gas flow from below through a steadily expanding Ströraungskanal, which is preferably partially as a fluidized bed furnace is formed, is passed through.
Dabei ergibt sich mit Vorteil infolge der Querschnittserweiterung eine günstige Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit über den Querschnitt, insbesondere im oberen Teil. Weiterhin werden Berührungen der flüssigen Partikel mit den Wänden vermieden. Trotzdem wird eine Ablenkung der flüssigen Partikel nach außen erreicht, die ein günstiges automatisches Austragen zur Folge hat.This advantageously results in a favorable distribution of the flow velocity due to the widening of the cross section across the cross section, especially in the upper part. Furthermore, there are touches of the liquid particles with the walls avoided. Nevertheless, a deflection of the liquid particles to the outside is achieved, which is a favorable one automatically unsubscribe.
Begünstigt wird diese Strömungsausbildung dadurch, daß zur Führung des Heißgasstroms ein als Venturidüse ausgebildeter Strömungskanal verwendet wird.This flow formation is favored by the fact that for Guiding the hot gas flow is used as a Venturi nozzle designed flow channel.
Beim Aufgeben der Metallteile des Ausgangsmaterials muß die diesen Teilchen durch den Fall innewohnende kinetischen Energie ausgeglichen werden. Mit Vorteil ist daher vorgesehen, daß im Bereich bzw. oberhalb der Zone der Wirbelschicht von außen her ein Magnetfeld angelegt ist. Dadurch wird ein mit Fallgeschwindigkeit ankommendes ferromagnetisches Teil vom Magnetfeld zuverlässig gebrenst, so daß es keinesfalls nach unten durchfallen kann. Die Möglichkeit der Verwendung dieses Magnetfeldes macht dabei von der Erkenntnis Gebrauch, daß ein Partikel, sobald es Schmelztemperatur erreicht hat, seine ferromagnetische Eigenschaft verliert, weshalb das Magnetfeld bei der Austragung der geschmolzenen Partikel keinen verzögernden Einfluß ausübt.When the metal parts of the starting material are abandoned, the kinetic inherent in these particles must be exerted by the fall Energy to be balanced. It is therefore advantageously provided that in the area or above the zone of the Fluidized bed from the outside a magnetic field is applied. This will make an arriving at the speed of fall ferromagnetic part reliably broken by the magnetic field, so that it cannot fall through under any circumstances. The possibility of using this magnetic field makes it make use of the knowledge that a particle, as soon as it has reached its melting temperature, becomes ferromagnetic Loses property, which is why the magnetic field does not delay the discharge of the molten particles Exerts influence.
Eine weiter wesentliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß der Heißgasstrorn von einem kühlenden Mantelgasstrom umgeben 1st. Dabei kann die kinetische Energie des Mantelgases mindestens derjenigen des Heißgasstroms ent-A further essential embodiment of the method sees suggest that the hot gas stream is surrounded by a cooling jacket gas stream. The kinetic energy of the Jacket gas at least that of the hot gas flow
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sprechen. Andererseits kann es von Vorteil sein, wenn die kinetische Energie des Mantelgases wesentlich größer ist als diejenige des Heißgasstroms. In diesem Falle übernimmt die Mantelgasströmung die Zerstäubung der Schmelze zu Tröpfen und das Austragen der Tröpfchen, während der Heißgasstrom im wesentlichen die thermische Energie für den Schmelzprozess liefert. Auf diese Weise gestaltet sich das Verfahren nach der Erfindung besonders wirtschaftlich. Dabei kann die Temperatur des Mantelgases wesentlich niedriger sein als die des Heißgasstroms.speak. On the other hand, it can be advantageous if the kinetic energy of the jacket gas is significantly greater than that of the hot gas stream. In this case it takes over the jacket gas flow to the atomization of the melt Dripping and the discharge of the droplets, while the hot gas flow essentially provides the thermal energy for the Melting process supplies. In this way, the method according to the invention is particularly economical. The temperature of the jacket gas can be significantly lower than that of the hot gas flow.
In weiterer Ausgestaltung ist mit Vorteil vorgesehen, daß zur Erzielung einer vorherbestimmten mittleren arithmetischen Korngröße der Partikel die Temperatur des Heißgasstroms gesteuert wird.In a further embodiment it is advantageously provided that in order to achieve a predetermined mean arithmetic grain size of the particles the temperature of the hot gas flow is controlled.
Dabei kann bei konstanter Aufgabemenge die Temperatur des Heißgasstroms nach der sich ergebenden mittleren arithmetischen Korngröße geregelt werden. 20With a constant feed quantity, the temperature of the hot gas flow can be determined according to the resulting mean arithmetic grain size can be regulated. 20th
Weiter können zur Beeinflussung der Kugelform der Partikel zusätzlich eine oder mehrere der folgenden Parameter eingestellt werden:Furthermore, one or more of the following parameters can also be set to influence the spherical shape of the particles will:
- Menge des zugeführten Mantelgases, - Temperatur des Mantelgases,- Amount of the supplied jacket gas, - Temperature of the jacket gas,
- Energiegehalt des Mantelgases,- energy content of the jacket gas,
- Energie des Magnetfeldes.- energy of the magnetic field.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sieht das Verfahren vor, daß die aufgefangenen Partikel einem Klassiervorgang, vorzugsweise durch Sichtung oder Siebung, unterzogen werden. Dabei können die bei der Sichtung aus dem Pertiggut ausgeschiedenen Ausfallkörnungen dem Ausgangsmaterial zugeschlagen werden. Der Anteil der Ausfallkörnungen ist zwar gering, ihre Zumischung verbessert aber den Pressvorgang.In a further advantageous embodiment, the method provides that the captured particles are subjected to a classification process, preferably by sifting or sieving. In doing so, they can use the finished goods during the sifting precipitated waste grains are added to the starting material. The proportion of the failure grains is indeed low, but their admixture improves the pressing process.
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Mit Vorteil ergibt sich eine ökonomische Nutzung der Primärenergie beim Verfahren dadurch, daß Abwärme des HeißgasstrofES zur Vorwärmung des Ausgangsmaterial verwendet wird. Dies 1st wegen der kontinuierlichen Betriebsweise möglich. 5The primary energy is advantageously used economically in the process in that waste heat from the hot gas flow is used to preheat the starting material. This is possible because of the continuous mode of operation. 5
Dabei kann auch die Abwärme des Heißgasstroms zur Erwärmung von Mantelgas verwendet werden, bzw. es kann Abgas des Wirbelschichtofens aufgefangen und als Mantelgas wiederverwendet werden.The waste heat from the hot gas flow can also be used to heat the jacket gas, or exhaust gas can be used The fluidized bed furnace can be collected and reused as jacket gas.
Eine Vorrichtung zur Herstellung von kugelförmigen metallischen Partikeln, insbesondere zur Verwendung als Stahlmittel, zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 23 entspricht den Merkmalen der Vorrichtungsansprüche 24 bis 36.A device for the production of spherical metallic particles, in particular for use as Steel means for carrying out the method according to claims 1 to 23 corresponds to the features of the device claims 24 to 36.
Die Erfindung wird in Zeichnungen in einer bevorzugten Vorrichtungs-Ausführungsform gezeigt, wobei aus den Zeichnungen weitere wesentliche Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind.The invention is shown in drawings in a preferred device embodiment, wherein from the Drawings further essential details of the invention can be taken.
ι Die Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung weist als ' wesentlichstes Element einen Wirbelschichtofen 1 mit einer Ofenwand 8 auf. Diese Ofenwand 8 bildet einen Strömungsleitkörper 9 mit einem sich stetig von unten nach oben erweiternden Strömungskanal 10. Unterhalb des Strömungskanals 10 ist eine Einrichtung 2 zur Erzeugung von Heißgas angeordnet. Diese ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Plasmabrenner 31 ausgebildet und vielst eine Zuführung 32 für Wasserstoffgas und eine Zuführung 33 für Sauerstoffgas auf.ι The device for carrying out the invention has as' most essential element is a fluidized bed furnace 1 with a furnace wall 8. This furnace wall 8 forms a flow guide body 9 with a flow channel 10 widening steadily from bottom to top. Below the flow channel 10 is a device 2 for generating hot gas arranged. In the exemplary embodiment shown, this is designed as a plasma torch 31 and, in many cases, a feed 32 for hydrogen gas and a feed 33 for oxygen gas.
Weiterhin ist eine Zuführung 34 für elektrische Energie, bespielsweise zur Erzeugung eines Lichtbogens, vorgesehen. Der Plasmabrenner besitzt ein Düsenmundstück 35 in FormFurthermore, there is a feed 34 for electrical energy, for example for generating an arc, provided. The plasma torch has a nozzle mouthpiece 35 in the form
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einer Beschleunigungsdüse. Um dieses Düsennundstück 35 ist eine Düse 36 mit ringförmigem Austrittskanal 37 angeordnet. Die Düse 36 dient zur Zuführung von Mantelgas 15 und ist an den Ringkanal 14 angeschlossen. Diesem wird Mantelgas durch die Leitung 38 und ein Stellorgan 39 zugeführt. Das Stellorgan 39 wird von einem Drucksensor 40 druckabhängig eingestellt. an accelerator nozzle. To this nozzle nozzle 35 is a nozzle 36 with an annular outlet channel 37 is arranged. The nozzle 36 is used to supply jacket gas 15 and is on the ring channel 14 connected. Jacket gas is fed to this through line 38 and an actuator 39. The actuator 39 is set as a function of pressure by a pressure sensor 40.
Der Plasmabrenner 31 liefert einen Heißgasstrom 3, der den Strömungskanal 10 des Wirbelschichtofens 1 mit relativ hoher kinetischer und thermischer Energie durchströmt. Er ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignet.The plasma burner 31 delivers a hot gas flow 3, which the flow channel 10 of the fluidized bed furnace 1 with relative high kinetic and thermal energy flows through it. He is responsible for carrying out the method according to the invention particularly suitable.
Oberhalb des Wirbelschichtofens 1 ist der Aufgabebehälter 4 angeordnet. Er weist einen dosierenden Austrag 5 mit einem Austragsorgan 20 z. B. in der gezeigten Form, oder aber in Form einer Dosierrinne auf. Der Aufgabebehälter 4 ist mit einem gasdurchlässigen Boden 19 ausgebildet und nach oben hin mit einer Eintragsschleuse 21 verschlossen. Diese steht druckseitig mit einer Druckgasleitung 24 in Verbindung, die sich an der Stelle 41 in die Leitungen 18 und 38 für Kühlgas und Mantelgas verzweigt.The feed container 4 is located above the fluidized bed furnace 1 arranged. It has a metering discharge 5 with a discharge element 20 z. B. in the form shown, or in Form of a dosing channel. The feed container 4 is designed with a gas-permeable bottom 19 and upwards closed with an entry sluice 21. This is on the pressure side with a pressure gas line 24 in connection, which branches at point 41 into lines 18 and 38 for cooling gas and jacket gas.
Zum Auffangen der aus dem Wirbelschichtofen 1 in einer Wurf parabel 42 ausgetragenen Fertiggutteilchen 7 ist ein den Wirbelschichtofen 1 ringförmig umgebender Auffangbehälter 25 mit konisch nach außen geneigtem Boden 26 angeordnet.To collect the finished product particles 7 discharged from the fluidized bed furnace 1 in a litter parabola 42 is a Fluidized bed furnace 1 is arranged annularly surrounding collecting container 25 with a conically outwardly inclined bottom 26.
Die Ofenwand 8 besteht vorzugsweise aus porösem, hochfeuerfestem Sintermaterial. Sie ist von einer Doppelwand 16 umgeben, die zusammen mit der Ofenwand 8 einen diese umgebenden Kühlmittelraum 17 einschließt. Mit der Leitung 18 wird dem Kühlmittelraum 17 ein gasförmiges Kühlmedium zugeführt. Dabei kann zur Konditionierung des Kühlmediums eine Wassereindüsung 43 vorgesehen sein.The furnace wall 8 is preferably made of porous, highly refractory sintered material. It is of a double wall 16 which, together with the furnace wall 8, encloses a coolant space 17 surrounding it. With the line 18, a gaseous cooling medium is fed to the coolant space 17. It can be used to condition the cooling medium a water injection 43 may be provided.
Sei/83/3Be / 83/3
Im Zusamraenwirden mit der porösen Ofenwand 8 wird erreicht, daß Kühlmedium unter Kühlung der Ofenwand 8 entsprechend den Pfeilen 44 durch die Ofenwand 8 hindurch treten kann und einen weiteren isolierenden Kühlmittelschleier zwischen dem Heißgasstrorn 3 und der Ofenwand 8 erzeugt.In cooperation with the porous furnace wall 8 is achieved that cooling medium can pass through the furnace wall 8 according to the arrows 44 while cooling the furnace wall 8 and a further insulating coolant curtain is produced between the hot gas stream 3 and the furnace wall 8.
Im Bereich, bzw. dicht oberhalb der Wirbelschicht 45 ist an der Außenseite 11 des Wirbelschichtofens 1 ein Magnetsystem 12 angeordnet. Dieses 1st so beschaffen, daß sein Magnetfeld 13 (angedeutet durch feingestrichelte Linien) den Strömungskanal 10 in seinem annähernd engstem Bereich oberhalb der Wirbelschicht 45 durchsetzt. Dieses Magnetfeld 13 bewirct, daß aus dem Aufgabebehälter 4 herabfallende Körper 46 des Aufgabegutes abgebremst werden und damit ihre Falleaergie verlieren, bevor sie in die Wirbelschicht 45 eintraten. Bei tieferer Anordnung des Magnetsystems 12 ist auch ein Abbremsen und Halten der herabfallenden Körper 46 in der Wirbelschicht 45 möglich, bis diese flüssig sind.In the area or just above the fluidized bed 45 is on a magnet system 12 is arranged on the outside 11 of the fluidized bed furnace 1. This is such that its magnetic field 13 (indicated by fine-dashed lines) the flow channel 10 in its approximately narrowest area above the fluidized bed 45 permeated. This magnetic field 13 causes bodies falling from the feed container 4 46 of the feed material are decelerated and thus lose their falling energy before they enter the fluidized bed 45 entered. If the magnet system 12 is arranged lower down, the falling bodies 46 are also braked and held possible in the fluidized bed 45 until they are liquid.
Zur Einstellung einer mittleren arithmetischen Korngröße des Fertiggutes 7 ist es erforderlich, die Temperatur der 7irbelschicht 45 einzustellen. Als Beispiel für eine hierfür mögliche Anordnung von Meß- und Regeleinrichtungen ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Strahlungspyrometer 27 angeordnet. Dieses erfaßt die Temperatur der Wirbelschicht 1S und wandelt den ermittelten V/ert in ein elektrisches Signal um. Dieses Signal wird mit der Signalleitung 28 dem Stellorgan 29 in der Zuführung 32 für Wasserstoff und dem Stellorgan 30 in der Zuführung 33 für Sauerstoff aufgeschaltet.To set a mean arithmetic grain size of the finished product 7, it is necessary to set the temperature of the fluidized bed 45. As an example of a possible arrangement of measuring and regulating devices for this, a radiation pyrometer 27 is arranged in the exemplary embodiment shown. This detects the temperature of the fluidized bed 1 S and converts the determined V / ert into an electrical signal. This signal is connected to the control element 29 in the feed 32 for hydrogen and the control element 30 in the feed 33 for oxygen via the signal line 28.
Ein weiteres Stellorgan 47 für elektrische Energie kann ebenfalls direkt oder über einen (nicht gezeigten) Wandler bzw. Regler von der Signalleitung 28 angesteuert sein. 35Another actuator 47 for electrical energy can can also be controlled by the signal line 28 directly or via a converter or controller (not shown). 35
Der Betrieb der gezeigten Vorrichtung, soweit er nicht bereits erwähnt wurde, läuft wie folgt ab:The operation of the device shown, as far as it has not already been mentioned, proceeds as follows:
- "if - Sei/83/3- "if - Sei / 83/3
Al9 Al 9
Zur Ingangsetzung der Vorrichtung wird der Plasmabrenner 31 gezündet und dadurch ein Helftgasstrom 3 erzeugt, der den Wirbelschichtofen 1 bzw. dessen Strömungskanal 10 mit einem Gasstrahl 3 durchsetzt. Dieser ist reich an kinetischer und thermischer Energie. Die Temperatur beträgt im Strömungskanal 10 annähernd 30000G, die Geschwindigkeit des Strahles 3 entspricht einer Größenordnung zwischen 30 und 50 m/s.To start up the device, the plasma burner 31 is ignited, thereby generating an auxiliary gas flow 3 which penetrates the fluidized bed furnace 1 or its flow channel 10 with a gas jet 3. This is rich in kinetic and thermal energy. The temperature in the flow channel 10 is approximately 3000 0 G, the speed of the jet 3 corresponds to an order of magnitude between 30 and 50 m / s.
Nunmehr wird die Gasabsaugeinrichtung 23 in Betrieb gesetzt. Diese saugt aus dem Wirbelschichtofen 1 aufsteigendes heißes Gas durch den gasdurchlässigen Boden 19 und drückt dieses durch die Leitung 24 sowie die Zweigleitung 38 in den Ringkanal 14 der Düse 36. Bei einem von der Gasabsaugeinrichtung 23 erzeugten genügend hohem Druck tritt aus dem Ringkanal 14 durch den Austrittskanal 37 der Düse 36 Mantelgas 15 vorzugsweise mit Geschwindigkeiten von Mach 1,5 bis mach 2 aus.The gas suction device 23 is now put into operation. This sucks up from the fluidized bed furnace 1 hot gas through the gas-permeable base 19 and pushes this through the line 24 and the branch line 38 into the annular channel 14 of the nozzle 36. At a sufficiently high pressure generated by the gas suction device 23 emerges from the annular channel 14 through the outlet channel 37 of the Nozzle 36 sheath gas 15 preferably at speeds of Mach 1.5 to Mach 2.
Durch dosierenden Austrag 5 über das Austragsorgan 20 werden nunmehr Körper 46 des im Aufgabebehälter vorrätig gehaltenen Aufgabegutes ausgetragen und gelangen entsprechend dem Pfeil 47 durch den Heißgasstrom 3 hindurchfallend zunächst in den Bereich des Magnetfeldes 13, in dem ihre Fallgeschwindigkeit abgebremst wird. Beim weiteren Niedersinken in die Wirbelschicht 46 werden die Körper 46 von der Wirbelschicht 45 aufgefangen. In dieser herrscht ein stabiles Gleichgewicht zwischen der Schwerkraft der eingetragenen Körper 46 und dem Impuls von Heißgasstrom 3 und Mantelgas 15·By metering discharge 5 via discharge element 20, bodies 46 of are now available in the feed container held feed and pass through the hot gas stream 3 falling through according to the arrow 47 first in the area of the magnetic field 13, in which their falling speed is slowed down. With further sinking down The bodies 46 are captured by the fluidized bed 45 in the fluidized bed 46. In this one prevails stable equilibrium between the force of gravity of the entered body 46 and the momentum of hot gas flow 3 and Jacket gas 15
Weil das Mantelgas 15 eine wesentliche höhere Geschwindigkeit besitzt als das Plasmagas, orientieren sich die Korper 46 nach der Mitte der stabilisierten Wirbelschicht 45. Sie werden hier in kürzester Zeit durch die Plasmaflamme geschmolzen und es bildet sich im Bereich der Wirbelschicht 45 eine Wirbelschichtschmelze. Diese besteht aus Einzeltröpfchen 49. Diese Einzeltrüpfchen 49 werden durchBecause the jacket gas 15 has a significantly higher speed than the plasma gas, the bodies orient themselves 46 to the middle of the stabilized fluidized bed 45. You will be here in no time by the plasma flame melted and it forms in the area of the fluidized bed 45 a fluidized bed melt. This consists of individual droplets 49. These single droplets 49 are through
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Aufnahme von kinetischer Energie nach Erreichen genügender Kleinheit in einer Wurfparabel 42 aus dem Wirbelschichtofen 1 ausgetragen und erstarren im Zenith der Wurfparabel 42 im beschleunigungslosen Zustand» So ergeben sich Körper von einer idealen Kugelform. Diese v/erden in der Auffangvorrichtung 6 als Pertiggut 7 aufgefangen und entsprechend den Pfeilen 48 daraus abgezogen.Absorption of kinetic energy after reaching sufficient smallness in a trajectory parabola 42 from the fluidized bed furnace 1 and solidify at the zenith of trajectory parabola 42 in the non-acceleration state »This is how bodies of an ideal spherical shape. These are caught in the collecting device 6 as finished goods 7 and accordingly the arrows 48 deducted therefrom.
Durch die Ausbildung des Aufgabebehälters 4 mit einem gasdurchlässigen Boden 19 und Anschluß an die Gasabzugseinrichtung 23 wird heißes Abgas aus dem Wirbelschichtofen in den Aufgabebehälter 4 eingesaugt. Dabei werden die darin eingelagerten Körper 46 des Aufgabegutes vorgewärmt. Hierdurch wird die Energiebilanz des Verfahrens sehr positiv beeinflußt. Eine gleiche positive Wirkung ergibt sich dadurch, daß das aus dem Aufgabebehälter 4 abgesaugte noch v/arme Abgas durch die Leitung 24 und die Zweigleitung 33 als Mantelgas 15 wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.By designing the feed container 4 with a gas-permeable Bottom 19 and connection to the gas extraction device 23 is hot exhaust gas from the fluidized bed furnace in the feed container 4 sucked. In the process, the bodies 46 of the feed material stored therein are preheated. This has a very positive effect on the energy balance of the process. The same positive effect results by the fact that the exhaust gas which is still v / poor exhausted from the feed container 4 passes through the line 24 and the branch line 33 is fed back into the circuit as jacket gas 15.
Weil die kineti&che Energie des Mantelgases 15 für die gleichmäßige mittlere arithmetische Korngröße der Partikel 49 von Einfluß ist, wird mit Hilfe eines Drucksensors 40 und das von diesem beeinflußte Stellorgan 39 ein einstellbarer Druck des Mantelgases 15 vor der Düsenöffnung 37 konstant gehalten«.Because the kinetic energy of the jacket gas 15 for the uniform mean arithmetic grain size of the particles 49 is of influence, is determined with the aid of a pressure sensor 40 and the actuator 39 influenced by this an adjustable pressure of the jacket gas 15 in front of the nozzle opening 37 kept constant «.
Um die Schmelztemperatur der Schmelze im Bereich der Wirbelschicht 45 auf konstantern Temperaturniveau halten zu können, ist ein Strahlungspyrometer 27 vorgesehen, das die Temperatur laufend ermittelt, in elektrische Stellsignale umwandelt und über die Signalleitung 28 bzw. einen (nicht gezeigten) Regler üblicher Bauart die Stellorgane 47 für die Einspeisung der elektrischen Energie und 29 bzw. 30 für die Zufuhr der Brenngase beeinflußt.About the melting temperature of the melt in the area of the fluidized bed 45 keep at a constant temperature level can, a radiation pyrometer 27 is provided, which continuously determines the temperature in electrical control signals converts and via the signal line 28 or a (not shown) controller of conventional design, the actuators 47 for affects the supply of electrical energy and 29 and 30 for the supply of the fuel gases.
Eine Kühlung der Ofenwand 8 sorgt im übrigen für deren WlderütiT<1;t'ähi|_-,Lelt im Hochtei.iperuturgeblet.A cooling of the furnace wall 8 also ensures their WlderütiT <1; t'ähi | _-, Lelt im Hochtei.iperuturgeblet.
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Insgesamt ergibt sich durch die Erfindung eine bisher unerreicht günstige Herstellung von kugelförmigen metallischen Partikeln unter Einsatz modernster technischer Mittel, der zu geringem Energieverbrauch bei der Herstellung eines Produktes bisher unerreichter Qualität führt.Overall, the invention results in a previously unattainable one cheap production of spherical metallic particles using the most modern technical means, the leads to low energy consumption in the manufacture of a product of unprecedented quality.
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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